Строение бактериальной клетки: для любознательных
Бактерии могут показаться простыми микроорганизмами, однако не стоит обманываться этой простотой. На самом деле строение бактериальной клетки делает ее очень приспособленной к своим жизненным нуждам. Некоторые образования клеток бактерий уникальны и объясняют их необычные биологические свойства.
Раньше слово «бактерии» означало «любые прокариоты». В наше время выделяют более примитивные и маленькие формы жизни – археи. Они отличаются от истинных бактерий. У последних есть свойства, для архей нехарактерные.
До открытия электронных микроскопов в 50х гг предыдущего века строение бактериальной клетки было тайной для ученых. Точнее, бактерии понимались просто как «немного белков и липидов». Структура бактериальной клетки стала объектом изучения только после того, как был открыт загадочный мир мельчайших форм жизни.
Выделяется не менее 4х видов бактерий по форме: сферические кокки, нитчатые бактерии, палочки-бациллы и извитые палочки спириллы. Небольшой размер бактериальной клетки дает ей эволюционное преимущество, потому что отношение площадь поверхности/объем получается довольно большим, что позволяет бактериальной клетке успешно приспосабливаться к окружающей среде, процессы обмена протекают быстрее и эффективнее.
Цитоплазматическая мембрана отграничивает внутреннее содержимое бактериальной клетки. Но гораздо важнее ее вклад в поддержание постоянства внутренней среды, ведь из-за осмотического давления процессы могут пойти не в нужном направлении, а мембрана противостоит этому естественному процессу. Уникальной чертой, которую всегда упоминают, говоря про строение бактериальной клетки, является клеточная стенка, в составе которой есть вещество под названием пептидогликан. Она пористая и пропускает многие растворы к мембране. Некоторые бактерии клеточной стенки не имеют (микоплазмы), но это исключение. Поэтому пенициллиновые антибиотики и антибиотики-цефалоспорины, нарушающие синтез клеточной стенки, эффективны в борьбе с бактериальной инфекцией. Они не влияют на клетки млекопитающих, потому что у последних нет нужды в клеточной стенке. А бактерии без нее не могут выжить – ведь это их наружный скелет и барьер против опасных воздействий.
В зависимости от устойчивости к окрашиванию по методу Грама бактерии делят на грампозитивные (голубые после окрашивания) и грамнегативные (розовые). У грампозитивных бактерий пептидогликаны содержат много полисахаридных структур, а у грамнегативных слой очень тонок, и снаружи есть внешняя оболочка из фосфолипидов.
У бактерий ядро не выделено мембраной, все процессы размножения ДНК, транскрипции и трансляции происходят прямо среди прочих органелл. ДНК не уложена с помощью гистонов, а находится в пока загадочной сверхспиральной форме. Также в передаче генетического материала участвуют плазмиды, особые образования в цитоплазме. Они несут не самую главную информацию, но могут давать хозяину преимущество. Передаются при горизонтальном размножении. Проще говоря, кому достанутся они при делении клетки надвое – тому и повезло.
В клетке содержатся также рибосомы, которые во всех клетках живых организмов синтезируют белок. В этом отношении бактерии - не исключение. Строение бактериальной клетки также характеризуется тем, что у большинства бактерий нет внутренних мембран, которые бы отграничивали различные отсеки клетки. Исключение - некоторые фототрофы и бактерии, окисляющие метан.
В бактериях может храниться углерод в форме гликогена, сера в форме гранул и азот в форме нитратов. Также у бактерий, живущих в воде, есть пузырьки с газом, которые позволяют им держаться на поверхности. У некоторых видов есть особые органеллы – карбоксисомы (фиксируют из атмосферы углекислый газ) и магнетосомы – ориентируют бактерию в магнитном поле (для чего – загадка).
Уникальны особые белковые внешние образования бактерии – фимбрии, благодаря которым бактерии прикрепляются к поверхностям. А также интересны жгутики, позволяющие им передвигаться в пространстве.
Мир бактерий ждет любознательных исследователей. А прочих теперь не поставит в тупик задание: «Опишите строение бактериальной клетки».